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▶ ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-13
(54)【発明の名称】エピタキシャル光制御特徴を含む発光ダイオード
(51)【国際特許分類】
H01L 33/10 20100101AFI20241106BHJP
H01L 33/22 20100101ALI20241106BHJP
H01L 21/20 20060101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
H01L33/10
H01L33/22
H01L21/20
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024525059
(86)(22)【出願日】2022-10-28
(85)【翻訳文提出日】2024-06-05
(86)【国際出願番号】 US2022048233
(87)【国際公開番号】W WO2023076607
(87)【国際公開日】2023-05-04
(31)【優先権主張番号】63/273,321
(32)【優先日】2021-10-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】506115514
【氏名又は名称】ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｒｅｇｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ガンドロトゥーラ， スリニヴァス
(72)【発明者】
【氏名】ナカムラ， シュウジ
(72)【発明者】
【氏名】デンバース， スティーブン ピー．
【テーマコード（参考）】
5F152
5F241
【Ｆターム（参考）】
5F152LL03
5F152LL05
5F152LL07
5F152LM02
5F152LM08
5F152LN32
5F152MM10
5F152NN03
5F152NN05
5F152NN09
5F152NN13
5F152NN17
5F152NN18
5F152NN27
5F152NP13
5F152NP14
5F152NP15
5F152NP17
5F152NQ09
5F241AA03
5F241CA02
5F241CA05
5F241CA12
5F241CA40
5F241CA65
5F241CA74
5F241CA82
5F241FF06
(57)【要約】
活性層が含まれているとき、反応性イオンエッチングまたはウェットエッチングなしで、エピタキシャル光制御特徴を製作する方法。エピタキシャル光制御特徴は、発光ダイオード等の発光素子のエピタキシャル層上に統合された光抽出または誘導構造を備えている。光抽出または誘導構造は、エピタキシャル側方過成長（ＥＬＯ）技法を使用して、エピタキシャル層上に製作される。エピタキシャル光制御特徴は、多くの異なる形状を有することができ、標準的処理技法を用いて製作されることができ、標準的処理技法と同様のコストで、それらを高度に製造可能にする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
方法であって、前記方法は、成長制限マスクをホスト基板上に形成することであって、１つ以上のパターンが、前記成長制限マスクまたは前記ホスト基板上に形成される、ことと、
前記成長制限マスクを使用して、１つ以上のエピタキシャル側方過成長（ＥＬＯ）層および素子層を前記ホスト基板上に成長させることと
を含み、
前記成長制限マスクまたは前記ホスト基板上に形成される前記パターンは、前記ＥＬＯ層と前記成長制限マスクとの間の少なくとも界面に転写され、前記パターンは、エピタキシャルに統合された光制御特徴を備え、前記光制御特徴は、前記素子層から放出される光を抽出すること、誘導すること、反射すること、屈折させること、集中させること、またはその焦点をぼかすことを行う、方法。
【請求項2】
前記パターンは、コロイドリソグラフィ、ナノインプリンティング、電子ビームリソグラフィ、ホログラフィ、または干渉リソグラフィを使用して、前記成長制限マスクまたは前記ホスト基板上に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記パターンは、滑らかな領域とパターン化された領域とから成るハイブリッド型マスク、または、滑らかな領域なしでパターン化された領域から成るパターン化されたマスクを備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記パターンは、前記素子層から放出される光の抽出を向上させるように画定される第１の設計されたパターンを備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記パターンは、ランダムな粗い表面を備えている、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記パターンは、前記素子層から放出される光の指向性を向上させるように画定される第２の設計されたパターンを備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記パターンは、前記ホスト基板上に製作され、前記成長制限マスクは、前記パターンの上を覆って形成され、前記成長制限マスクは、前記パターンを組み込む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記パターンは、フォトニック結晶（ＰｈＣ）パターンを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記フォトニック結晶パターンは、コロイドを使用して、前記ホスト基板上に堆積させられ、前記成長制限マスクは、前記コロイド上に堆積させられ、それによって、前記成長制限マスクは、前記フォトニック結晶パターンを組み込む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記フォトニック結晶パターンは、１つ以上のＰｈＣ空洞を備え、前記ＰｈＣ空洞は、１つ以上のＰｈＣのアレイを備え、前記ＰｈＣは、規則的ＰｈＣまたは欠陥導入ＰｈＣである、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記素子層は、前記ＥＬＯ層の１つ以上のウイング上に成長させられる、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記パターンは、前記ＥＬＯ層または前記素子層をエッチングすることまたは損傷させることなく、前記ＥＬＯ層においてエピタキシャルに形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記光制御特徴は、前記ＥＬＯ層のｎ側に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記光制御特徴は、前記素子層のｐ型層の厚さを最小化するために、前記ＥＬＯ層の後側にエピタキシャルに統合される、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記光制御特徴は、発光層が形成される前に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項16】
構造であって、前記構造は、ホスト基板上に形成された成長制限マスクであって、１つ以上のパターンが、前記ホスト基板の前記成長制限マスク上に形成されている、成長制限マスクと、
前記成長制限マスクを使用して、前記ホスト基板上に成長させられた１つ以上のエピタキシャル側方過成長（ＥＬＯ）層および素子層と
を備え、
前記成長制限マスクまたは前記ホスト基板上に形成された前記パターンは、前記ＥＬＯ層と前記成長制限マスクとの間の少なくとも界面に転写され、前記パターンは、エピタキシャルに統合された光制御特徴を備え、前記光制御特徴は、前記素子層から放出される光を抽出すること、誘導すること、反射すること、屈折させること、集中させること、またはそれの焦点をぼかすことを行う、構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本願は、以下：Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによって２０２１年１０月２９日に出願され、「ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＬＩＧＨＴ ＣＯＮＴＲＯＬ ＦＥＡＴＵＲＥＳ」と題された米国仮出願整理番号第６３／２７３，３２１号（弁理士整理番号第Ｇ＆Ｃ３０７９４．０８１１ＵＳＰ１（ＵＣ２０２２－７６９－１）号）の同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された出願の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張し、該出願は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
本願は、以下：Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによって２０２１年１０月２９日に出願され、「ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＬＩＧＨＴ ＣＯＮＴＲＯＬ ＦＥＡＴＵＲＥＳ」と題された米国仮出願整理番号第６３／２７３，３２１号（弁理士整理番号第Ｇ＆Ｃ３０７９４．０８１１ＵＳＰ１（ＵＣ２０２２－７６９－１）号）の同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された出願の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張し、該出願は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【0002】
（１．発明の分野）
本発明は、エピタキシャル光制御特徴を伴うマイクロサイズからマクロサイズまでの発光ダイオード（ＬＥＤ）を対象とし、より具体的に、フォトニック結晶（ＰｈＣ）光抽出器を伴う高効率ＬＥＤを対象とする。
本発明は、エピタキシャル光制御特徴を伴うマイクロサイズからマクロサイズまでの発光ダイオード（ＬＥＤ）を対象とし、より具体的に、フォトニック結晶（ＰｈＣ）光抽出器を伴う高効率ＬＥＤを対象とする。
【背景技術】
【0003】
（２．関連技術の説明）
過去３０年間に、ＩＩＩ族窒化物ＬＥＤに関する重要な開発が確認されている。ＩＩＩ族窒化物ＬＥＤの効率を増加させるための２つのアプローチがあり、第１は、エピタキシャル層構造の結晶品質によって決定される内部量子効率（ＩＱＥ）を増加させることであり、第２は、光抽出効率（ＥＱＥ）を増加させることである。
過去３０年間に、ＩＩＩ族窒化物ＬＥＤに関する重要な開発が確認されている。ＩＩＩ族窒化物ＬＥＤの効率を増加させるための２つのアプローチがあり、第１は、エピタキシャル層構造の結晶品質によって決定される内部量子効率（ＩＱＥ）を増加させることであり、第２は、光抽出効率（ＥＱＥ）を増加させることである。
【0004】
ＩＩＩ族窒化物ＬＥＤにおけるＩＱＥは、（平方センチメートルあたり１０６転位の中央値における欠陥密度を有する）低転位ＧａＮ基板の利用可能性および有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）技法の進化によって、大幅に（８０％を上回って）改良されている。素子層の欠陥密度が、平方センチメートルあたり１０６転位を下回って、さらに減らされると、ＩＱＥは、改良されるであろう。
【0005】
パターン化されたサファイア基板（ＰＳＳ）および光電気化学（ＰＥＣ）エッチング技法の使用等の表面粗面化方法を使用して大幅に改良されたＥＱＥおよび出力電力を伴うＣ面ＩＩＩ族窒化物素子が、報告されている。さらに、粗面化された素子は、主に、基板の後側からの光量子抽出の劇的向上に起因して、従来の素子と比較して、パッケージング後に、改良された出力電力を有することによって、より良好な性能を実証する。
【0006】
このパターン化技法の有効性は、全般的に、パターン化されることになる表面の結晶配向および極性に依存する。今のところ、それは、ｃ極性［０００１］ＧａＮの窒素極性面に関してのみ確立されている［Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８４，８５５（２００４年）（非特許文献１）］が、ほとんどの半極性表面、非極性ａ面、およびｍ面表面を含む任意ＧａＮ結晶配向および極性に関してではない。
【0007】
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）は、円錐形特徴をパターン化し、結晶配向に関係なく、光抽出を向上させるための別の技法である［Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ９，１０２１０２（２０１６年）（非特許文献２）］。
【0008】
表面粗面化の利点は、ランダムな粗面化された表面を生成するための多くの利用可能な方法が、存在することである。しかしながら、光量子動態のランダムな特性は、ビーム形成に関してあまり制御可能ではない。規則的周期的構造を伴うマイクロレンズアレイまたはＰｈＣアレイの使用は、光の外部結合を向上させるだけではなく、角度強度分布を調整する能力も提供する。
【0009】
発光の指向性を改良することは、微小空洞またはＰｈＣのいずれかの使用を通して、幅広く調査されている。ＰｈＣ構造の非常に有望な用途は、光電子素子における電磁モードの伝搬を制御するために使用される。屈折の周期的変調は、半導体素子から空気までの誘導されたモードを結合するために、光回析格子としての役割を果たし、したがって、ＬＥＤの抽出効率および指向性を増加させる。光電子素子における光回折のための回折格子の用途は、回折格子の周期が、素子によって発生させられる光の波長の約半分であることを要求する。ＧａＮ系光電子素子の場合、回折格子の周期は、約数百ナノメートルである必要がある。
【0010】
ＰｈＣ ＬＥＤに伴う主な困難性は、それらの要求される精密な製作である。ＰｈＣ ＬＥＤを製作することにおける主な課題は、波長スケール上のその特徴、すなわち、可視スペクトルに関して１００～１，０００ｎｍの孔半径を伴うＰｈＣパターンを画定する必要性である。接触リソグラフィ等の一般に使用されるリソグラフィ技法は、回折限界によって、約１μｍの特徴サイズに限定されるか、または、深ＵＶリソグラフィ等、非常に高価である。
【0011】
研究開発レベル上、電子ビームリソグラフィは、ＰｈＣパターンを適切なレジストの中に画定するために幅広く使用される。レジストが、展開された後、それは、パターンを半導体の中に転写するためのエッチングマスクとしての役割を果たす。電子ビームリソグラフィは、任意パターンとともに、２０ｎｍに至るまで、特徴サイズを製作することが可能であるにもかかわらず、それは、その極めて低いスループットに起因して、大量生産に適用可能ではない。
【0012】
非常に有望なパターン化技法は、ナノインプリント技術である。最初に、マスタとして公知である逆パターンを伴うスタンプが、製作される。圧力または毛細管力によって、パターンは、ＬＥＤ表面の上にすでに鋳造されているレジストの中に印刷される。加熱および／またはＵＶ硬化後、スタンプは、除去され、レジストは、エッチングマスクとしての機能を果たすことができる。このパターン化プロセスは、ウエハスケールで行われることができ、したがって、高いスループットをもたらす。マスタは、最初に、電子ビームリソグラフィと同様の従来の技法によって製作される必要があるので、それは、あまり柔軟性がないが、しかしながら、約１０～２０ｎｍの特徴サイズを伴う任意パターンが、印刷されることができる。
【0013】
したがって、当技術分野において、ＬＥＤのために改良された光制御特徴の必要性が、存在する。本発明は、その必要性を満足させる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0014】
【非特許文献1】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８４，８５５（２００４）
【非特許文献2】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ９，１０２１０２（２０１６）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は、素子から放出される光を抽出すること、誘導すること、反射すること、屈折させること、集中させること、またはその焦点をぼかすことを行うためための統合された光制御特徴を有する減少した欠陥密度を伴う発光素子を提供することに焦点を当てる。本発明は、光制御特徴を素子のエピタキシャル層の直接上にエピタキシャルに統合する。
【0016】
本願に説明される方法は、従来のＰｈＣ製作とは異なる。本発明では、活性層を含む半導体層上に直接エッチングすることは、ＰｈＣ製作のために回避される。本発明は、発光反応性イオン、プラズマ、または容量結合エッチング等の物理的エッチング方法に素子をさらすことなく、ＰｈＣのためのランダムな粗い表面または調整された２次元（２Ｄ）三角形周期的空間格子のいずれかを選択することも可能にする。本発明に説明されるアプローチは、パターン化が素子層の成長の初期段階においてエピタキシャルに形成されるので、量子井戸（ＱＷ）に対する可能なエッチングに関連する損傷を軽減する。加えて、エピタキシャル層が、エピタキシャル側方過成長（ＥＬＯ）とも称される選択的エリア成長（ＳＡＧ）を通して欠陥フィルタリングされるので、素子のＩＱＥは、改良される。
【0017】
本発明は、マクロサイズからマイクロサイズまでのＬＥＤの製作に適用可能である。本発明は、（約１００，０００μｍ２のサイズを有する）マクロサイズのＬＥＤ用途または（約１μｍ２のサイズを有する）マイクロサイズのＬＥＤ用途のために修正されることができる。
【0018】
例えば、ミクロンサイズのＬＥＤディスプレイ等の次世代ディスプレイは、従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイと比較して、高い壁コンセント効率（ＷＰＥ）および幅広い色域のそれらの利点について、集中的に研究されている。しかしながら、色混合、色純度、温度、および色安定性等、従来のミクロン厚のマイクロＬＥＤに伴ういくつかの問題点が、存在する。
【0019】
これらの問題を解決するために、単一モード放出を伴うＩＩＩ族窒化物系青色、緑色、および赤色ＰｈＣ空洞マイクロＬＥＤ（ＰｈＣ空洞μＬＥＤ）が、潜在的代替案としてより多くの注目を惹き付けている。ＰｈＣ空洞μＬＥＤの利点は、スペクトル幅および形状が、空洞モードとＩｎＧａＮ ＱＷ放出との重複によって決定されるので、スペクトル純度および熱的安定性である。別の利点は、ＰｈＣ空洞μＬＥＤの放出が従来のＬＥＤより指向性があることである。これらの利点は、ＰｈＣ空洞μＬＥＤがディスプレイ用途のために最良適合であり得ることを示唆する。
【0020】
μＬＥＤのアレイに基づいたディスプレイは、広範な用途のために有望な技術でもある。これらの２Ｄアレイでは、各μＬＥＤが、画像全体の単一ピクセルとして働く。これらのμＬＥＤディスプレイは、ＴＶ、ラップトップ、スマートフォン、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、および拡張現実／仮想現実／複合現実（ＡＲ／ＶＲ／ＭＲ）用途に及ぶ用途において使用されることができる。これらの用途では、指向性は、光の相互相関が写真品質を劣化させ得るので、主要な役割を果たす。
【0021】
本発明は、欠陥フィルタリングされた結晶品質（可視可能な欠陥は存在しない）を取得するために、ＥＬＯ技法の使用を提案する。発光領域は、減少した欠陥領域を保証するために、ＥＬＯ領域のウイング上に画定される。光制御特徴は、成長制限マスクまたはホスト基板のいずれかを成形することによって、ＥＬＯの初期段階において展開され、ＱＷ領域または素子層の性能に対する物理的損傷を与えないことを保証する。
【0022】
本発明は、基板上に堆積させられる成長制限マスク上に、所望の特徴を成形し、第１のＥＬＯ層が、所望の特徴の形状をエピタキシャルにとることを可能にすることによって開始し、第１のＥＬＯ層は、通常、素子のためのｎ型層としての役割を果たす。本発明は、素子層の材料と同様、均質なホスト基板を使用して実現されることができるか、または、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物テンプレート等のＩＩＩ族窒化物テンプレートを伴う基板を含むサファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等の異質基板を使用して実現されることができる。代替として、所望の特徴が、ＥＬＯマスクを設置する前、ホスト基板上に形成されることができる。このシナリオでは、ホスト基板を再利用するとき、特徴が、ホスト基板から素子層を除去するときに元の状態のままであるので、特徴形成ステップが、回避されることができる。
【0023】
本発明は、化学式ＧａｘＡｌｙＩｎｚＮ（式中、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、およびｘ＋ｙ＋ｚ＝１）の合金組成物を含むＩＩＩ族窒化物材料系の使用に焦点を当てる。現在の研究の大多数の注目は、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤに焦点を当てるが、ＵＶ－Ａ波長において放出するＡｌＧａＮ ＬＥＤに関しても、ある研究が存在する。その結果、本発明は、ＩｎＧａＮ ＬＥＤに集中するが、本明細書に説明される技法の大部分は、同様に、ＡｌＧａＮ ＬＥＤに適用可能であるはずである。
【0024】
ＧａＮおよびＩｎＮのバンドギャップが、それぞれ、３．４ｅＶおよび０．７ｅＶであり、ＩｎＧａＮ材料系の合金は、理論的に、可視スペクトル全体を網羅することができるので、ＩｎＧａＮ材料系の最も重要な利点の１つは、活性領域内のインジウムおよびガリウムの組成比率を変動させることによる放出波長同調能力である。
【0025】
加えて、特に、ディスプレイ用途のための現在のＩｎＧａＮ材料は、ＭＯＣＶＤを使用して、サファイアまたはシリコン（Ｓｉ）基板上に成長させられる。反応器の寸法に応じて、ウエハの直径は、サファイア基板に関して、２インチ～６インチ、Ｓｉ基板に関して、最大１８インチまでスケーリングされることができ、この拡張性は、低材料コストを伴う大量生産のために理想的である。
【0026】
本発明のアプローチは、ＥＬＯ技法を使用し、それは、原理上、上記で述べられた基板のいずれかに適合されることができ、したがって、拡張性は、本発明の技法を適用することにおいて、問題ではない。加えて、素子の発光エリアは、ＥＬＯ層のウイング領域を含み、それは、基板またはそれらのテンプレート上で直接、素子層を成長させることと比較して、より良好な結晶品質のために知られている。したがって、増加させられた効率が、本発明のアプローチに追従することによって、可能であろう。
【0027】
従来の（少なくとも片側が、３００μｍより大きい）ＬＥＤは、通常、活性領域内のキャリア濃度を減らすために、かつ効率ドループの影響を回避するために、素子の上部に、大きい発光エリアを有する。この大きい発光エリアに起因して、結晶欠陥等の無放射中心が、素子動作において、主要な役割を果たさないこともある。しかしながら、発光エリアが、約１００μｍ×１００μｍ～１０ｍ×１０μｍであるかまたはそれより小さいとき、活性領域内に存在する欠陥は、性能をかなり劣化させ得る。本発明は、均質な基板上であっても、これらの問題を解決し、より良好な結晶品質および改良された効率を提供する。
【0028】
上で説明される従来技術における限定を克服するために、かつ本明細書を熟読および理解することに応じて明白な状態になるであろう他の限定を克服するために、本発明は、ホスト基板上に堆積させられる成長制限マスクをパターン化することによって、素子層上にエピタキシャルに特徴を誘導または抽出すること等、光制御特徴を製作する方法を開示し、ホスト基板は、ＩＩＩ族窒化物基板、異質基板、または異質基板上に堆積させられるＩＩＩ族窒化物テンプレートであることができる。
【0029】
具体的に、本発明は、以下のステップを実施する：島状ＩＩＩ族窒化物半導体層が、事前にパターン化された成長制限マスクおよびＥＬＯ方法を使用して、基板上に成長させられ、成長制限マスク状のパターンは、所望の光制御特徴を提供する。ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層は、基板上に、次いで、成長制限マスクの上を覆って成長させられる。ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層上での素子層の製作は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイングにおいて実施され、それは、転位密度および積層欠陥の観点において、良好な結晶品質を有する。発光開口は、少なくとも部分的にＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイングに制限され、したがって、良好な結晶品質層が保証されることができる。
【0030】
メサ形成等のフロントエンド製作とパッドおよびｎパッド処理とが、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイング上で実施され、次いで、素子ユニットが、ホスト基板から摘み取られ、キャリアまたはサブ搭載部上に設置される。素子は、エラストマスタンプ、または真空チャック、または粘着テープによって、または単に、それらを別個のキャリアまたはサブ搭載部に接合または取り付けることによって、基板から除去されることができる。
【0031】
本発明の重要な側面は、以下を含む。
・光抽出および／または指向性が、制御される。
・光制御特徴が、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層の後側に設置され、それによって、光制御特徴から他側の素子のｐ側は、多くの既存の素子を伴う場合のように厚くある必要はない。
・素子層上の粗面化または周期的パターン化は、化学エッチング液を使用することなく、実施される。
・素子層上の粗面化または周期的パターン化は、物理的エッチングを使用することなく、実施される。
・エピタキシャル層上、特に、素子のｎ－ＧａＮ側のパターン化特徴が、厚いｐ－ＧａＮ層の必要性を回避する。厚いｐ－ＧａＮ層が、概して、抵抗性であり、光制御特徴のためのいかなる物理的エッチングも、素子層を損傷するであろう。
・低欠陥密度のエピタキシャル層は、その上に成長させられる、後続のｐ－ＧａＮエピタキシャル層の電導性を改良する。
・活性領域に近い、例えば、２５μｍ未満の近傍内の特徴をパターン化することが、ホスト基板を実質的に含むことなく、実施される。
・光制御特徴が、素子の活性領域の成長前、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイング上に形成される。
・本発明は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイング上に、発光エリアを製作し、それによって、発光エリア内のより良好な結晶品質を提供し、それは、性能を改良する。
・本発明は、ＩＩＩ族窒化物テンプレート等のテンプレートを伴う基板を含むサファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等の異質基板を利用し、産業的必要性に対する製造可能性を拡大することができる。
・本発明は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイングに制限される、より小さい占有面積素子を作製することによって、収率を増加させるために利用されることができる。
・基板が、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層および素子層が除去された後、素子の次のバッチ処理のために再利用されることができる。
・本方法は、基板の結晶配向から独立する。
・光制御特徴も、ホスト基板上で処理され、次いで、ＥＬＯマスクの設置が、実施されることができる。
・光抽出および／または指向性が、制御される。
・光制御特徴が、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層の後側に設置され、それによって、光制御特徴から他側の素子のｐ側は、多くの既存の素子を伴う場合のように厚くある必要はない。
・素子層上の粗面化または周期的パターン化は、化学エッチング液を使用することなく、実施される。
・素子層上の粗面化または周期的パターン化は、物理的エッチングを使用することなく、実施される。
・エピタキシャル層上、特に、素子のｎ－ＧａＮ側のパターン化特徴が、厚いｐ－ＧａＮ層の必要性を回避する。厚いｐ－ＧａＮ層が、概して、抵抗性であり、光制御特徴のためのいかなる物理的エッチングも、素子層を損傷するであろう。
・低欠陥密度のエピタキシャル層は、その上に成長させられる、後続のｐ－ＧａＮエピタキシャル層の電導性を改良する。
・活性領域に近い、例えば、２５μｍ未満の近傍内の特徴をパターン化することが、ホスト基板を実質的に含むことなく、実施される。
・光制御特徴が、素子の活性領域の成長前、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイング上に形成される。
・本発明は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイング上に、発光エリアを製作し、それによって、発光エリア内のより良好な結晶品質を提供し、それは、性能を改良する。
・本発明は、ＩＩＩ族窒化物テンプレート等のテンプレートを伴う基板を含むサファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等の異質基板を利用し、産業的必要性に対する製造可能性を拡大することができる。
・本発明は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層のウイングに制限される、より小さい占有面積素子を作製することによって、収率を増加させるために利用されることができる。
・基板が、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層および素子層が除去された後、素子の次のバッチ処理のために再利用されることができる。
・本方法は、基板の結晶配向から独立する。
・光制御特徴も、ホスト基板上で処理され、次いで、ＥＬＯマスクの設置が、実施されることができる。
【0032】
本方法を使用するいくつかの可能な設計が、以下の本発明の詳細な説明において例証される。本発明は、半導体素子を上記に記述される半導体基板から除去することに関する相互参照された発明と組み合わせられるとき、従来的に製造可能な素子要素と比較して、多くの利益を有する。
【図面の簡単な説明】
【0033】
ここで、同様の参照番号が、全体を通して対応する部分を表す図面を参照する。
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【図3F】説明なし。
【0047】
【図4A】図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）、４（ｈ）、４（ｉ）、および４（ｊ）は、本発明の実施形態によるディスプレイ用途のためのＰｈＣを伴うマイクロサイズのＬＥＤの製作を図示する。
【図4B】図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）、４（ｈ）、４（ｉ）、および４（ｊ）は、本発明の実施形態によるディスプレイ用途のためのＰｈＣを伴うマイクロサイズのＬＥＤの製作を図示する。
【図4C】図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）、４（ｈ）、４（ｉ）、および４（ｊ）は、本発明の実施形態によるディスプレイ用途のためのＰｈＣを伴うマイクロサイズのＬＥＤの製作を図示する。
【図4D】図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）、４（ｈ）、４（ｉ）、および４（ｊ）は、本発明の実施形態によるディスプレイ用途のためのＰｈＣを伴うマイクロサイズのＬＥＤの製作を図示する。
【図4E】図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）、４（ｈ）、４（ｉ）、および４（ｊ）は、本発明の実施形態によるディスプレイ用途のためのＰｈＣを伴うマイクロサイズのＬＥＤの製作を図示する。
【図4F】図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）、４（ｈ）、４（ｉ）、および４（ｊ）は、本発明の実施形態によるディスプレイ用途のためのＰｈＣを伴うマイクロサイズのＬＥＤの製作を図示する。
【図4G】図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）、４（ｈ）、４（ｉ）、および４（ｊ）は、本発明の実施形態によるディスプレイ用途のためのＰｈＣを伴うマイクロサイズのＬＥＤの製作を図示する。
【図4H】図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）、４（ｈ）、４（ｉ）、および４（ｊ）は、本発明の実施形態によるディスプレイ用途のためのＰｈＣを伴うマイクロサイズのＬＥＤの製作を図示する。
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【発明を実施するための形態】
【0052】
以下の好ましい実施形態の説明では、本発明が実践され得る具体的実施形態が、参照される。他の実施形態も利用され得、構造的変更が本発明の範囲から逸脱することなく成され得ることを理解されたい。
【0053】
（概要）
本発明は、ＬＥＤ等の半導体素子をそれに応じて成長制限マスクを設計することによって製作する方法を説明する。ＥＬＯを使用して、本発明は、ＧａＮ等の均質な基板、またはサファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等の異質基板、または基板上のテンプレートに容易に適用可能である。
本発明は、ＬＥＤ等の半導体素子をそれに応じて成長制限マスクを設計することによって製作する方法を説明する。ＥＬＯを使用して、本発明は、ＧａＮ等の均質な基板、またはサファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等の異質基板、または基板上のテンプレートに容易に適用可能である。
【0054】
図１（ａ）は、本発明の実施形態を図示し、それは、バルクＧａＮ基板１０１等のＩＩＩ族窒化物系ホスト基板１０１を提供することを含み、次いで、成長制限マスク１０２が、基板１０１上に形成される。具体的に、成長制限マスク１０２は、基板１０１と直接接触して配置されるか、または、それは、ＭＯＣＶＤ等によって成長させられた中間層を通して間接的に配置され、中間層は、基板１０１上に堆積させられたＩＩＩ族窒化物系半導体から作製されるテンプレートである。本発明は、成長制限マスク１０２として、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＮ等を使用することができるが、それらの材料に限定されない。
【0055】
成長制限マスク１０２は、ホスト基板１０１の上に堆積させられ、開口部エリア１０３を形成するためにエッチングされ、成長制限マスク１０２の残りの部分は、ナノメートルスケールのパターンを含む。開口部エリア１０３は、幅ｘを有し、ｙの幅を有するナノメートルスケールのパターンを伴う成長制限マスク１０２の残りの部分を分離する。
【0056】
フォトマスクリソグラフィおよびエッチングが、開口部エリア１０３のみならず非成長領域（図示せず）も生成するために実施され得る。代替として、プラズマ化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタ、イオンビーム堆積（ＩＢＤ）等も、使用されることができる。
【0057】
ナノメートルスケールのパターンは、コロイドリソグラフィと呼ばれる技法を使用して、成長制限マスク１０２上に形成され得る［Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ３５，０１１２０１（２０１７年）］。代替として、ナノインプリンティング、電子ビームリソグラフィ、ホログラフィ、干渉リソグラフィ等が、使用されることができる。
【0058】
成長制限マスク１０２に関する２つの設計、すなわち、ハイブリッド型マスク１０２Ａまたはパターン化されたマスク１０２Ｂが、図１（ｂ）に提案されており、ハイブリッド型マスク１０２Ａは、滑らかな領域１０４Ａとパターン化された領域１０４Ｂとの組み合わせであり、パターン化されたマスク１０２Ｂは、滑らかな領域１０４Ａを伴わず、パターン化された領域１０４Ｂから成る。
【0059】
図１（ｃ）は、図１（ａ）の実施形態をさらに図示し、ｎ型ＧａＮ系層１０５等のエピタキシャルＩＩＩ族窒化物層１０５が、ＧａＮ基板１０１および成長制限マスク１０２上に、ＥＬＯによって成長させられている。ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長は、最初、ＧａＮ系基板１０１上の開口部エリア１０３内で生じ、次いで、開口部エリア１０３から成長制限マスク１０２の上を覆って側方に生じる。
【0060】
一実施形態において、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長は、隣接する開口部エリア１０３におけるＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が、成長制限マスク１０２の上部で合体し得る前、停止または中断され、非成長領域１０６をもたらす。別の実施形態において、隣接する開口部エリア１０３におけるＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長は、成長制限マスク１０２の上部で合体する。
【0061】
追加のＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層が、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５上またはその上方に堆積させられ、活性領域、ｐ型層、電子遮断層（ＥＢＬ）、およびクラッディング層、および他の層を含み得る。これは、棒体として成形される素子１０７をもたらす。
【0062】
ＥＬＯ方法が、使用されるとき、欠陥が、フィルタリングされることができる。転位の図示も、図１（ｃ）に示されており、開口部エリア１０３からのＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長における欠陥１０８は、ホスト基板１０１に由来するが、欠陥１０８の両側のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５におけるウイング領域は、視覚的に欠陥がない。
【0063】
素子１０７の発光領域が、開放領域１０９の両側で、好ましくは、開口部エリア１０３と非成長領域１０６との間で処理される。そうすることによって、素子１０７の各棒体は、棒体の長さに沿って開放領域１０９の両側に、ツインまたは同一の発光開口（図示せず）のアレイを保有するであろう。代替として、開放領域１０９は、エッチングされ、棒体に沿って、別個の素子１０７を生成し得、素子１０７の各々は、棒体の長さに沿って、開放領域１０９の片側に、１つ以上の発光開口（図示せず）を保有する。
【0064】
ＩＩＩ族窒化物素子１０７は、近隣棒体間の領域１１０をエッチングすることによって、ホスト基板１０１から分離され、少なくとも成長制限マスク１０２を露出し得る。領域１１０は、エッチングされ、素子１０７の棒体を素子１０７の隣接する棒体から分離し得る。
【0065】
さらに、本発明は、発光素子１０７のための光制御特徴を実現するために、いくつかのアプローチを提案する。本発明に関する典型的製作ステップは、下記にさらに詳細に説明される。
【0066】
ステップ１：所望の形状を成長制限マスク１０２上に形成することから始まり、それは、以下を用いて、達成されることができる。成長制限マスク１０２をホスト基板１０１上に設置する。成長制限マスク１０２は、ナノインプリントリソグラフィを使用してパターン化されるか、または、所望の形状が、フォトリソグラフィ＋ウェットエッチング、またはフォトリソグラフィ＋ドライエッチング、またはコロイドリソグラフィを使用して、成長制限マスク１０２の上に転写されることができる。
【0067】
ステップ２：複数のストライプ状開口部エリア１０３が、基板１０１上に開放され、基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物系半導体であるか、または、基板１０１は、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等のヘテロ基板であるか、または、基板１０１は、成長制限マスク１０２を使用して調製されたテンプレートを含む。
【0068】
ステップ３：複数のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が、成長が成長制限マスク１０２のストライプ状開口部エリア１０３と平行方向に延びているように、成長制限マスク１０２を使用して基板１０１の上に成長させられる。ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、成長制限マスク１０２上で設計されたパターンの形状（図示せず）をとり、設計されたパターンは、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５と成長制限マスク１０２との間の界面に転写される。
【0069】
ステップ４：ＬＥＤ等の発光素子１０７が、従来のリソグラフィ方法によって、主に平坦な表面領域によって覆われているＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイング領域上に製作される。
【0070】
ステップ５：素子１０７は、分割され、ホスト基板１０１上に孤立させられる。
【0071】
ステップ６：サブ搭載部が、素子１０７に取り付けられる。
【0072】
ステップ７：成長制限マスク１０２および使用される任意の保護層は、フッ化水素酸（ＨＦ）または緩衝フッ化水素酸（ＢＨＦ）等の化学的エッチング液を使用して、溶解される。
【0073】
ステップ８：素子１０７は、ホスト基板１０１から分離される。
【0074】
ステップ９：結果として生じる素子１０７は、パッケージングされる。
【0075】
（成長制限マスクを形成する）
一実施形態において、ＧａＮ系層であり得るＩＩＩ族窒化物層１０５は、ＥＬＯによって、ｍ面ＧａＮ基板１０１等のＩＩＩ族窒化物基板１０１上に成長させられ、ＳｉＯ２から成る成長制限マスク１０２を用いてパターン化され、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、成長制限マスク１０２の上部で合体することも、合体しないこともある。
一実施形態において、ＧａＮ系層であり得るＩＩＩ族窒化物層１０５は、ＥＬＯによって、ｍ面ＧａＮ基板１０１等のＩＩＩ族窒化物基板１０１上に成長させられ、ＳｉＯ２から成る成長制限マスク１０２を用いてパターン化され、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、成長制限マスク１０２の上部で合体することも、合体しないこともある。
【0076】
成長制限マスク１０２は、幅ｘを伴うストライプ状開口部エリア１０３から成り、開口部エリア１０３間の成長制限マスク１０２のＳｉＯ２ストライプは、１～２０μｍの幅ｙおよび１０～１００μｍの間隔を有する。非極性基板１０１が使用される場合、開口部エリア１０３は、＜０００１＞軸に沿って配向される。半極性（２０－２１）または（２０－２－１）基板１０１が使用される場合、開口部エリア１０３は、それぞれ、［－１０１４］または［１０－１４］と平行方向に配向される。開口部エリア１０３が他の方向に配向される他の面も、同様に使用され得る。
【0077】
ＩＩＩ族窒化物基板１０１を使用するとき、本発明は、高品質なＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５を取得することができる。結果として、本発明はまた、減少した転位および積層欠陥等の減少した欠陥密度を伴う素子１０７を容易に取得することもできる。
【0078】
さらに、これらの技法は、それが成長制限マスク１０２を通して、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長を可能にする限り、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等のヘテロ基板１０１とともに使用されることができる。
【0079】
（成長制限マスクをパターン化する）
開口部エリア１０３を成長制限マスク１０２上にエッチングする前、事前処理が、光抽出または可制御性のための光制御特徴の１つ以上の所望のパターンを形成するために、成長制限マスク１０２上で実施される。
開口部エリア１０３を成長制限マスク１０２上にエッチングする前、事前処理が、光抽出または可制御性のための光制御特徴の１つ以上の所望のパターンを形成するために、成長制限マスク１０２上で実施される。
【0080】
図１（ｄ）は、２つの異なる設計されたパターンとともに使用され得る一実施形態を図示するが、他の設計されたパターンも、同様に使用され得る。本実施形態において、第１の設計されたパターンが、マクロＬＥＤからの光抽出を向上させるために画定され、第２の設計されたパターンが、フォトニック結晶（ＰｈＣ）空洞を使用して、放出される光の指向性を向上させるように画定される。
【0081】
両方の事例では、素子１０７は、ｎ側表面１１１およびｐ側表面１１２の両方を含み、設計されたパターン１１３は、発光表面であるｎ側表面１１１上に製作される。素子１０７の製作は、ｐ側表面１１２上で実施され、ｎパッド１１４およびｐパッド１１５の堆積を含む。
【0082】
（成長制限マスクを使用して、エピタキシャル層を基板上に成長させる）
ＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイング上の平坦な表面領域において、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５上またはその上方に成長させられる。一実施形態において、従来の方法が、ＭＯＣＶＤ等のＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層のエピタキシャル成長のために使用される。一実施形態において、ＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のＭＯＣＶＤ成長がＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の隣接するものが合体し得る前に停止されるので、互いから分離される。別の実施形態において、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、合体するように作製され、後のエッチングが、不要な領域１１０を除去するために実施される。
ＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイング上の平坦な表面領域において、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５上またはその上方に成長させられる。一実施形態において、従来の方法が、ＭＯＣＶＤ等のＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層のエピタキシャル成長のために使用される。一実施形態において、ＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のＭＯＣＶＤ成長がＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の隣接するものが合体し得る前に停止されるので、互いから分離される。別の実施形態において、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、合体するように作製され、後のエッチングが、不要な領域１１０を除去するために実施される。
【0083】
トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、およびトリエチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）が、ＩＩＩ元素源として使用される。アンモニア（ＮＨ３）が、生ガスとして使用され、窒素を供給する。水素（Ｈ２）および窒素（Ｎ２）が、ＩＩＩ元素源のキャリアガスとして使用される。滑らかな表面エピ層を取得するためにキャリアガスに水素を含むことが重要である。
【0084】
塩類およびビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）が、ｎ型およびｐ型ドーパントとして使用される。圧力設定は、典型的に、５０～７６０Ｔｏｒｒである。ＩＩＩ族窒化物系半導体層は、概して、７００～１，２５０℃の温度範囲において成長させられる。
【0085】
例えば、成長パラメータは、以下を含む：ＴＭＧは、１２ｓｃｃｍであり、ＮＨ３は、８ｓｌｍであり、キャリアガスは、３ｓｌｍであり、ＳｉＨ４は、１．０ｓｃｃｍであり、Ｖ／ＩＩＩ比は、約７，７００である。
【0086】
（限定エリアエピタキシ（ＬＡＥ）ＩＩＩ族窒化物層のＥＬＯ）
従来技術では、いくつかの角錐形の小丘が、成長に続いて、ｍ面ＩＩＩ族窒化物フィルムの表面上に観察されている（例えば、米国特許出願公開第２０１７／００９２８１０号を参照されたい）。さらに、波状表面および陥没した部分が、成長表面上に現れており、それは、表面粗度を悪化させる。これは、非常に深刻な問題である。例えば、いくつかの論文によると、滑らかな表面は、基板の成長表面の偏角（＞１度）を制御することによって、およびＮ２キャリアガス条件を使用することによって、取得されることができる。しかしながら、これらは、高生産コストにより、大量生産のために非常に制限的な条件である。さらに、ＧａＮ基板は、それらの製作方法から、その原点に対して大きい偏角の変動を有する。例えば、基板が、大きい偏角の面内分布を有する場合、それは、ウエハ内のこれらの点における異なる表面形態形状を有する。この場合、収率は、大きい偏角の面内分布によって減らされる。したがって、技法が偏角の面内分布に依存しないことが必要である。
従来技術では、いくつかの角錐形の小丘が、成長に続いて、ｍ面ＩＩＩ族窒化物フィルムの表面上に観察されている（例えば、米国特許出願公開第２０１７／００９２８１０号を参照されたい）。さらに、波状表面および陥没した部分が、成長表面上に現れており、それは、表面粗度を悪化させる。これは、非常に深刻な問題である。例えば、いくつかの論文によると、滑らかな表面は、基板の成長表面の偏角（＞１度）を制御することによって、およびＮ２キャリアガス条件を使用することによって、取得されることができる。しかしながら、これらは、高生産コストにより、大量生産のために非常に制限的な条件である。さらに、ＧａＮ基板は、それらの製作方法から、その原点に対して大きい偏角の変動を有する。例えば、基板が、大きい偏角の面内分布を有する場合、それは、ウエハ内のこれらの点における異なる表面形態形状を有する。この場合、収率は、大きい偏角の面内分布によって減らされる。したがって、技法が偏角の面内分布に依存しないことが必要である。
【0087】
本発明は、下記に記述されるように、これらの問題を解決する。
１．成長エリアは、基板１０１の縁からの成長制限マスク１０２のエリアによって限定される。
２．基板１０１は、非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物基板１０１であり、ｍ面からｃ面およびＣ面に向かって－１６度～＋３０度に及ぶ偏角配向を有する。代替として、基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物系半導体層がその上に堆積させられたヘテロ基板であり、この層は、ｍ面からｃ面に向かって＋１６度～－３０度に及ぶ偏角配向を有する。
３．素子１０７の棒体は、ＩＩＩ族窒化物系半導体結晶のａ軸と垂直である長辺を有する。
４．ＭＯＣＶＤ成長中、水素雰囲気が、使用されることができる。
１．成長エリアは、基板１０１の縁からの成長制限マスク１０２のエリアによって限定される。
２．基板１０１は、非極性または半極性ＩＩＩ族窒化物基板１０１であり、ｍ面からｃ面およびＣ面に向かって－１６度～＋３０度に及ぶ偏角配向を有する。代替として、基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物系半導体層がその上に堆積させられたヘテロ基板であり、この層は、ｍ面からｃ面に向かって＋１６度～－３０度に及ぶ偏角配向を有する。
３．素子１０７の棒体は、ＩＩＩ族窒化物系半導体結晶のａ軸と垂直である長辺を有する。
４．ＭＯＣＶＤ成長中、水素雰囲気が、使用されることができる。
【0088】
本発明では、非極性および半極性成長中、水素雰囲気が、使用されることができる。この条件を使用することは、水素が、開放面積１０３の縁における過剰な成長が初期成長段階において生じることを防止することができるので、好ましい。
【0089】
それらの結果は、以下の成長条件によって取得されている。
【0090】
一実施形態において、成長圧力は、６０～７６０Ｔｏｒｒに及ぶが、成長圧力は、好ましくは、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層のための幅広の幅を取得するために、１００～３００Ｔｏｒｒに及ぶ；成長温度は、９００～１，２００℃に及ぶ；Ｖ／ＩＩＩ比は、１０～３０，０００に及ぶ；ＴＭＧは、２～２０ｓｃｃｍである；、ＮＨ３は、０．１～１０ｓｌｍに及ぶ；キャリアガスは、水素ガスのみまたは水素および窒素ガスの両方である。滑らかな表面を取得するために、各面の成長条件は、従来の方法によって最適化される必要がある。
【0091】
約２～８時間にわたる成長後、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、約１～５０μｍの厚さおよび約５０～１５０μｍの棒体幅を有した。
【0092】
（素子を製作する）
素子１０７は、従来の方法によって、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイング上の平坦な表面領域において製作され、種々の素子１０７設計が、可能である。例えば、ｐパッドおよびｎパッド等のフロントエンドプロセスのみが、ＬＥＤを実現するために必要とされ得、それは、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイングの長さまたは幅のいずれかに沿って実施されることができる。代替として、界面が、パターン１１３の上を覆って金属を部分的に配置することによって、またはハイブリッド型マスク１０２Ａの使用を介してｎパッド１１４のための空間を生成することによって、ｎパッド１１４として使用されることができる。
素子１０７は、従来の方法によって、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイング上の平坦な表面領域において製作され、種々の素子１０７設計が、可能である。例えば、ｐパッドおよびｎパッド等のフロントエンドプロセスのみが、ＬＥＤを実現するために必要とされ得、それは、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイングの長さまたは幅のいずれかに沿って実施されることができる。代替として、界面が、パターン１１３の上を覆って金属を部分的に配置することによって、またはハイブリッド型マスク１０２Ａの使用を介してｎパッド１１４のための空間を生成することによって、ｎパッド１１４として使用されることができる。
【0093】
（素子ユニットを分離するための構造を形成する）
このステップの目的は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５およびＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層をホスト基板１０１から孤立させることである。少なくとも２つの方法が、キャリアまたはサブ搭載部の上に素子１０７を移すために使用されることができる。一方法では、選択的エッチングマスクを使用して、少なくとも成長制限マスク１０２を露出させるために、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５およびＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層が、開放領域１０９および近隣棒体間の領域１１０をエッチングすることによって、ホスト基板１０１から分離される。層１０５、１０７の分割は、例えば、ダイヤモンド先端付きスクライバまたはレーザスクライバによって線を刻み付けること、またはＲＩＥまたはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチング等のツールを使用することを介しても実施され得るが、それらの方法に限定されず、他の方法も、素子１０７を孤立させるために使用されることができる。
このステップの目的は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５およびＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層をホスト基板１０１から孤立させることである。少なくとも２つの方法が、キャリアまたはサブ搭載部の上に素子１０７を移すために使用されることができる。一方法では、選択的エッチングマスクを使用して、少なくとも成長制限マスク１０２を露出させるために、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５およびＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層が、開放領域１０９および近隣棒体間の領域１１０をエッチングすることによって、ホスト基板１０１から分離される。層１０５、１０７の分割は、例えば、ダイヤモンド先端付きスクライバまたはレーザスクライバによって線を刻み付けること、またはＲＩＥまたはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチング等のツールを使用することを介しても実施され得るが、それらの方法に限定されず、他の方法も、素子１０７を孤立させるために使用されることができる。
【0094】
［Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ ｅｔ ａｌ．，２０２０ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，１３，０４１００３］に説明される方法が、使用され得るか、または、代替として、サブ搭載部等の支持キャリアが、製作された素子１０７をホスト基板１０１からリフトオフするために使用され得る。
【0095】
（用語の定義）
ＩＩＩ族窒化物系基板
ＩＩＩ族窒化物系基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物系基板が、成長制限マスク１０２を通して、ＩＩＩ族窒化物系半導体層の成長を可能にする限り、任意のタイプのＩＩＩ族窒化物系基板１０１を備え得る。これは、バルクＧａＮから｛０００１｝、｛１１－２２｝、｛１－１００｝、｛２０－２１｝、｛２０－２－１｝、｛１０－１１｝、｛１０－１－１｝面等、または他の面上でスライスされる任意のＧａＮ基板１０１と、ＡｌＮ結晶基板とを含む。
ＩＩＩ族窒化物系基板
ＩＩＩ族窒化物系基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物系基板が、成長制限マスク１０２を通して、ＩＩＩ族窒化物系半導体層の成長を可能にする限り、任意のタイプのＩＩＩ族窒化物系基板１０１を備え得る。これは、バルクＧａＮから｛０００１｝、｛１１－２２｝、｛１－１００｝、｛２０－２１｝、｛２０－２－１｝、｛１０－１１｝、｛１０－１－１｝面等、または他の面上でスライスされる任意のＧａＮ基板１０１と、ＡｌＮ結晶基板とを含む。
【0096】
ヘテロ基板
さらに、本発明はまた、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等のヘテロ基板１０１を使用することができる。例えば、ＧａＮテンプレートまたは他のＩＩＩ族窒化物系半導体層が、成長制限マスク１０２の堆積に先立って、ヘテロ基板１０１上に成長させられ得る。ＧａＮテンプレートまたは別のＩＩＩ族窒化物系半導体層は、典型的に、約２～６μｍの厚さまで、ヘテロ基板１０１上で成長させられ、次いで、成長制限マスク１０２が、ＧａＮテンプレートまたは別のＩＩＩ族窒化物系半導体層上に配置される。
さらに、本発明はまた、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、ＬｉＡｌＯ２等のヘテロ基板１０１を使用することができる。例えば、ＧａＮテンプレートまたは他のＩＩＩ族窒化物系半導体層が、成長制限マスク１０２の堆積に先立って、ヘテロ基板１０１上に成長させられ得る。ＧａＮテンプレートまたは別のＩＩＩ族窒化物系半導体層は、典型的に、約２～６μｍの厚さまで、ヘテロ基板１０１上で成長させられ、次いで、成長制限マスク１０２が、ＧａＮテンプレートまたは別のＩＩＩ族窒化物系半導体層上に配置される。
【0097】
成長制限マスク
成長制限マスク１０２は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＭｇＦ、ＺｒＯ２、ＴｉＮ等の誘電体層、またはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｐｔ等の耐熱金属または貴金属から成る。成長制限マスク１０２は、上記の材料から選択される積層構造であり得る。それは、上記の材料から選定される多重スタッキング層構造でもあり得る。
成長制限マスク１０２は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＭｇＦ、ＺｒＯ２、ＴｉＮ等の誘電体層、またはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｐｔ等の耐熱金属または貴金属から成る。成長制限マスク１０２は、上記の材料から選択される積層構造であり得る。それは、上記の材料から選定される多重スタッキング層構造でもあり得る。
【0098】
一実施形態において、成長制限マスク１０２の厚さは、約０．０５～３μｍである。成長制限マスク１０２の幅は、好ましくは、５μｍより大きく、より好ましくは、幅は、１０μｍより大きい。成長制限マスク１０２は、スパッタ、電子ビーム蒸発、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、イオンビーム蒸着（ＩＢＤ）等によって堆積させられ得るが、それらの方法に限定されない。
【0099】
ｍ面自立ＧａＮ基板１０１上で、成長制限マスク１０２は、複数の開口部エリア１０３を備え、それは、第２の方向に延びている間隔で周期的に、基板１０１の１１－２０方向と平行な第１の方向および基板１０１の０００１方向と平行な第２の方向に配置される。開口部エリア１０３の長さは、例えば、２００～３５，０００μｍであり、幅は、例えば、２～１８０μｍであり、開口部エリア１０３の間隔は、例えば、２０～１８０μｍである。開口部エリア１０３の幅は、典型的に、第２の方向に一定であるが、必要に応じて、第２の方向に変更され得る。
【0100】
ｃ面自立ＧａＮ基板１０１上で、開口部エリア１０３は、基板１０１の１１－２０方向と平行な第１の方向および基板１０１の１－１００方向と平行な第２の方向に配置される。
【0101】
半極性（２０－２１）または（２０－２－１）ＧａＮ基板１０１上で、開口部エリア１０３は、それぞれ、［－１０１４］および［１０－１４］と平行方向に配置される。
【0102】
代替として、ヘテロ基板１０１が、使用されることができる。ｃ面ＧａＮテンプレートがｃ面サファイア基板１０１上に成長させられるとき、開口部エリア１０３は、ｃ面ＧａＮテンプレートと同じ方向にある。
【0103】
ｍ面ＧａＮテンプレートがｍ面サファイア基板１０１上に成長させられるとき、開口部エリア１０３は、ｍ面ＧａＮ基板と同じ方向にある。こうすることによって、ｍ面劈開面が、ｃ面ＧａＮテンプレートを用いて素子の棒体１０７を分割するために使用されることができ、ｃ面劈開面が、ｍ面ＧａＮテンプレートを用いて素子１０７の棒体を分割するために使用されることができ、それは、好ましい。
【0104】
ＩＩＩ族窒化物系半導体層
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５およびＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層は、Ｉｎ、Ａｌ、および／またはＢのみならず、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｏ、Ｃ、Ｈ等の他の不純物も含むことができる。
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５およびＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層は、Ｉｎ、Ａｌ、および／またはＢのみならず、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｏ、Ｃ、Ｈ等の他の不純物も含むことができる。
【0105】
ＩＩＩ族窒化物系半導体素子１０７層は、概して、ｎ型層、ドープされていない層、およびｐ型層の中からの少なくとも１つの層を含む３つ以上の層を備えている。ＩＩＩ族窒化物系半導体素子１０７層は、具体的に、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層、ＩｎＧａＮ層等を備えている。素子１０７が複数のＩＩＩ族窒化物系半導体素子１０７層を有する場合、互いに隣接するＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層間の距離は、概して、３０μｍ以下、好ましくは、１μｍ以下であるが、これらの数字に限定されない。いくつかの電極が、半導体素子１０７のタイプに従って、所定の位置に配置される。
【0106】
半導体素子
半導体素子１０７は、例えば、ショットキーダイオード、発光ダイオード、半導体レーザ、光ダイオード、トランジスタ等であり得るが、これらの素子に限定されない。本発明は、特に、マイクロＬＥＤおよびＶＣＳＥＬのために有用である。本発明は、特に、空洞形成のための滑らかな領域を要求する半導体レーザのために有用である。
半導体素子１０７は、例えば、ショットキーダイオード、発光ダイオード、半導体レーザ、光ダイオード、トランジスタ等であり得るが、これらの素子に限定されない。本発明は、特に、マイクロＬＥＤおよびＶＣＳＥＬのために有用である。本発明は、特に、空洞形成のための滑らかな領域を要求する半導体レーザのために有用である。
【0107】
（代替実施形態）
以下は、本発明の代替実施形態を説明する。
以下は、本発明の代替実施形態を説明する。
【0108】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、光抽出および／または誘導のための取り付けられたパターンを備えている光制御特徴を伴うＩＩＩ族窒化物系ＬＥＤ、およびＬＥＤを製造する方法を含む。本実施形態は、図１（ａ）、１（ｂ）、１（ｃ）、および１（ｄ）に示されている。
第１の実施形態は、光抽出および／または誘導のための取り付けられたパターンを備えている光制御特徴を伴うＩＩＩ族窒化物系ＬＥＤ、およびＬＥＤを製造する方法を含む。本実施形態は、図１（ａ）、１（ｂ）、１（ｃ）、および１（ｄ）に示されている。
【0109】
ホスト基板１０１が、提供され、複数のストライプ状開口部エリア１０３を有する成長制限マスク１０２が、基板１０１上に形成される。
【0110】
本実施形態において、成長制限マスク１０２は、より良好な光抽出のために、ＰｈＣ等の放出波長に相当する構造を含むようにパターン化される。代替として、同じ構造が、ホスト基板１０１上に製作され得、次いで、成長制限マスク１０２は、製作された構造の上にかぶせられ、その構造の形状をとる。
【0111】
概念の証明のために、実行可能性実験が、成長制限マスク１０２とＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５との間の界面上にあるパターンを転写するために行われた。具体的に、ハイブリッド型マスク１０２Ａまたはパターン化されたマスク１０２Ｂも、使用され得る。
【0112】
図２（ａ）は、実行可能性実験において実施されるステップを図示する。ｃ面ＧａＮテンプレートを伴うサファイア上ＧａＮ基板１０１が、本調査のために使用された。ステップ１に示されるように、ＰｈＣパターンが、［Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ３５，０１１２０１（２０１７年）］に説明されるように、シリカコロイド２０１を使用して、ホスト基板１０１上に堆積させられる。コロイド２０１の平均直径サイズは、約５００ｎｍである。直径が平均４２０ｎｍであるコロイド２０１の顕微鏡画像が、図２（ｂ）に示されている。次いで、ステップ２に示されるように、成長制限マスク１０２を備えている、５００ｎｍ厚のＳｉＯ２層が、ＰＥＣＶＤを使用して、堆積させられた。
【0113】
２つのマスクパターンが、差異を識別するために実証された。一方は、いかなるコロイドパターンも伴わない面（平面的）成長制限マスク１０２であり、他方は、上記で述べられたコロイドパターンを伴う成長制限マスク１０２であった。
【0114】
図２（ｃ）は、いかなるコロイドパターンも伴わない平面的成長制限マスク１０２が、使用されたときのＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のＡＦＭ画像および２つのパンクロマティックＣＬ顕微鏡画像（３０ｋＶ、１．６ｎＡ）を示す。ＣＬ顕微鏡画像（Ｉ）は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の開放領域１０９およびウイングを示し、ＡＦＭ画像は、ＣＬ顕微鏡画像（Ｉ）の一部であり、ＣＬ顕微鏡画像（ＩＩ）は、開放領域１０９内の欠陥を示し、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイング内に欠陥は存在しない。
【0115】
図２（ｄ）は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のＡＦＭ画像および２つのパンクロマティックＣＬ顕微鏡画像を示し、コロイドパターンを伴う成長制限マスク１０２が、使用された。ＣＬ顕微鏡画像（ＩＩＩ）は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の開放領域１０９およびウイングを示し、ＡＦＭ画像は、ＣＬ顕微鏡画像（ＩＩＩ）の一部のものであり、ＣＬ顕微鏡画像（ＩＶ）は、開放領域１０９内の欠陥を示し、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイング内に欠陥は存在しない。
【0116】
図２（ｅ）は、コロイドパターンを伴う成長制限マスク１０２のＡＦＭ走査を示す。
【0117】
図２（ｆ）は、コロイドパターンを伴う成長制限マスク１０２上に成長させられるＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の顕微鏡画像およびＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の一部のＡＦＭ走査を示す。
【0118】
図２（ｅ）および２（ｆ）のＡＦＭ走査では、コロイドによって画定されるＰｈＣパターンは、所望の可視領域（４００ｎｍ～７００ｎｍ）のサブ波長範囲内のサイズを伴う三角形空間格子構造を有する。
【0119】
次に、図２（ａ）のステップ３に示されるように、成長制限マスク１０２およびコロイド２０１をエッチングすることによって形成される平行ストライプが、開口部エリア１０３を備えている。次いで、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５が、図２（ａ）のステップ４に示されるように、ＭＯＣＶＤを使用して成長させられ、パターン化された成長制限マスク１０２に広がることを可能にされ、その後、ＭＱＷ２０２等のＩＩＩ族窒化物系半導体素子１０７層が続く。
【0120】
ステップ４の実験的実証は、図２（ｃ）および２（ｄ）において確認されることができ、画像（Ｉ）および（ＩＩＩ）が、それぞれ、平面的成長制限マスク１０２およびパターン化された成長制限マスク１０２上に成長させられるエピ層である。開放窓およびウイングの図示も、より深い理解のためにエピ層上に描かれている。上部表面形態形状のＡＦＭ走査は、横のウインドウに示されている。
【0121】
パンクロマティックＣＬ測定は、エピタキシャル層上の貫通転位（ＴＤ）が、それぞれ、平面的成長制限マスク１０２およびパターン化された成長制限マスク１０２に関する画像（ＩＩ）および（ＩＶ）内に示されていることを明らかにした。見られ得るように、全ての転位（欠陥）は、エピタキシャル層１０５の開放窓に沿って現れており、見える欠陥は、両方の場合において、ウイング上に識別されておらず、それは、ウイングに関するより良好な結晶品質を示す。
【0122】
したがって、素子１０７が、これらのウイング上に作製されるとき、それらのＩＱＥは、改良され、それによって、素子１０７の寿命も改良されるであろう。上記と同様、低欠陥密度の結晶層も、高キャリア注入が導入されるとき、素子１０７のスペクトル純度を維持することにおいて役立つ。一般に、全幅半値（ＦＷＨＭ）と呼ばれるその放出波長の広がりは、平面的基板上に作製される従来の素子において見出されるように、増加しないであろう。
【0123】
図２（ｃ）および２（ｄ）に見られ得るように、画像（ＩＩ）および（ＩＶ）に関して、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の下にＰｈＣパターンが存在したにもかかわらず、転位および表面形態形状の観点におけるウイングの品質は、無パターン成長制限マスク１０２上に成長させられるＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物１０５と同様である。
【0124】
本発明者は、図２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、および２（ｈ）に示されるように、成長制限マスク１０２上およびＥＬＯ層１０５の界面１１１上でのＰｈＣパターンの正常な転写を確認しており、ＥＬＯ層１０５は、［Ｓ．Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｅｘｐｒｅｓｓ １３，０４１００３（２０２０年）］に説明される方法を使用して、ホスト基板１０１から除去される。
【0125】
ＥＬＯ層１０５の界面が、ＡＦＭを使用して、実験的に走査されており、その結果が、エピ層界面として、図２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、および２（ｈ）において見出されることができる。ＥＬＯ層１０５の界面上のパターンは、成長制限マスク１０２上のパターンからコピーされている。
【0126】
図２（ｉ）は、異なるコロイドサイズが、パターンを生成するために使用されたときの平面的成長制限マスク１０２およびパターン化された成長制限マスク１０２のためのＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５の前および後側の顕微鏡、ＳＥＭ、およびＡＦＭ画像の集合である。具体的に、画像２０３は、コロイド粒子サイズを示す顕微鏡画像であり、画像２０４は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の後側の顕微鏡画像であり、画像２０５は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の後側のＳＥＭ画像であり、画像２０６は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の後側のＡＦＭ走査であり、画像２０７は、成長制限マスク１０２上のパターンのＡＦＭ走査である。
【0127】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、住宅、自動車、娯楽等の固体照明用途のためのマクロサイズの高効率ＬＥＤを実現することについてである。ＭＯＣＶＤ内で完全に成長させられ、約０．０５ｍｍ２～０．１ｍｍ２の面積を伴う素子１０７層は、ＥＬＯ層１０５のウイング上に生成される。これが起こるために、成長制限マスク１０２の全エリアが、ハイブリッド型マスク１０２Ａまたはパターン化されたマスク１０２Ｂのいずれかを備えている図１（ｂ）に示されるもの等のＰｈＣパターンで覆われ、次いで、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層１０５が、ＭＯＣＶＤを使用して成長させられる。メサが、ＬＥＤのためにエッチングされ、金属接点が、堆積させられ、次いで、ＬＥＤが、ホスト基板１０１から抽出され、パッケージングされる。
第２の実施形態は、住宅、自動車、娯楽等の固体照明用途のためのマクロサイズの高効率ＬＥＤを実現することについてである。ＭＯＣＶＤ内で完全に成長させられ、約０．０５ｍｍ２～０．１ｍｍ２の面積を伴う素子１０７層は、ＥＬＯ層１０５のウイング上に生成される。これが起こるために、成長制限マスク１０２の全エリアが、ハイブリッド型マスク１０２Ａまたはパターン化されたマスク１０２Ｂのいずれかを備えている図１（ｂ）に示されるもの等のＰｈＣパターンで覆われ、次いで、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層１０５が、ＭＯＣＶＤを使用して成長させられる。メサが、ＬＥＤのためにエッチングされ、金属接点が、堆積させられ、次いで、ＬＥＤが、ホスト基板１０１から抽出され、パッケージングされる。
【0128】
図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）に示されるように、ＬＥＤは、パッド構成および／または搭載方法に応じて、いくつかの異なる方法においてパッケージングされることができる。
【0129】
図３（ａ）、３（ｂ）、および３（ｃ）は、垂直パッド構成を図示し、素子１０７は、カップ反射体３０１上に存在し、金属接点３０２のうちの１つは、ＰｈＣパターン化されたマスク１０２Ｂが使用されるときに抽出特徴上に設置されるか、または、ハイブリッド型マスク１０２Ａが使用されるときに抽出特徴１０４Ｂに沿った平坦な領域１０４Ａ上に設置される。別の金属接点３０３が、素子１０７の底部上に設置される。これらの要素の全ては、次いで、エポキシ半球体３０４内にカプセル化され、カソード３０５およびアノード３０６が、電源（図示せず）への電気接続のために、半球体３０４の外側に延びている。
【0130】
図３（ｂ）は、ＭＱＷ２０２、接点３０２、３０３、および電流分散線３０７とともに、抽出特徴からの光の抽出も示す。
【0131】
図３（ｃ）は、基板１０１が、素子１０７から除去された後、素子１０７を半球体３０４内で搭載するために使用される後側粗面化を伴うＺｎＯサブ搭載部３０８を示す。
【0132】
図３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）は、側方パッド構成を図示し、素子１０７は、カップ反射体３０１上に存在し、金属接点３０２の両方は、素子１０７の底部上に設置される。これらの要素の全ては、次いで、エポキシ半球体３０４内にカプセル化され、カソード３０５およびアノード３０６が、電源（図示せず）への電気接続のために半球体３０４の外側に延びている。本実施形態において、金属接点３０２、３０３は、ＰｈＣパターン化されたマスク１０２Ｂが使用されるとき、またはハイブリッド型マスク１０２Ａが使用されるとき、光抽出特徴と反対の素子１０７の側に設置される。
【0133】
図３（ｆ）は、基板１０１が除去された後、素子１０７を半球体３０４内で搭載するために使用される後側粗面化を伴うＺｎＯサブ搭載部３０８を示す。
【0134】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、ディスプレイ用途のためのＰｈＣ空洞マイクロサイズのＬＥＤを対象とする。
第３の実施形態は、ディスプレイ用途のためのＰｈＣ空洞マイクロサイズのＬＥＤを対象とする。
【0135】
マイクロ発光ダイオードディスプレイ等の次世代ディスプレイは、従来のＬＣＤおよびＯＬＥＤディスプレイと比較して、高い壁コンセント効率および幅広い色域のそれらの利点に起因して、集中的に研究されている。しかしながら、色混合、色純度、温度、および色安定性等、従来の厚さのＬＥＤに伴ういくつかの問題点が、存在する。これらの問題を解決するために、ＩＩＩ族窒化物系青色、緑色、および赤色ＰｈＣ空洞ＬＥＤが、潜在的代替案として、より多くの注目を惹き付けている。ＰｈＣ空洞ＬＥＤの利点は、スペクトル幅および形状が、空洞モードとＩｎＧａＮ ＱＷ放出との重複によって決定されるので、スペクトル純度および熱的安定性を含む。別の利点は、ＰｈＣ空洞ＬＥＤの放出が、従来のＬＥＤより指向性があるであることである。さらに、ＬＥＤのｐ側のＰｈＣ空洞またはＰｈＣは、素子層を損傷するか、または動作特性を増加させるであろう。研究者［Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９６，０３１１０８（２０１０年）］は、ｎ側ＰｈＣをＬＥＤ内に組み込むことによって、ｎ側ＰｈＣを報告しているが、そのようなアプローチが、欠陥を増加させ、より大きい成長制御が、必要とされる。理想的に、ＰｈＣまたはＰｈＣ空洞は、光の逃散モードの大部分を抽出するために、発光領域（すなわち、ＱＷ）の近くに存在しなければならない。
【0136】
ディスプレイ用途では、少なくとも一辺が約２０μｍより小さいマイクロＬＥＤが、メサを画定するときのプラズマエッチングに関連付けられた損傷に起因して、より低効率であることが報告されている。しかしながら、１０６ｃｍ－２未満の貫通転位密度を有するエピタキシャル層が、プラズマエッチングからの損傷に対してあまり強くないことが見出された。
【0137】
図４（ａ）および４（ｂ）に示されるように、発光素子４０１は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイング上の高結晶品質層から成り、それによって、ディスプレイ用途のために適切な素子４０１は、より少ない欠陥を実質的に含むか、または、全く欠陥を含まないであろう。加えて、（例えば、乱れたＰｈＣ周期性を伴う）ＰｈＣまたはＰｈＣ空洞等の抽出特徴４０２が、成長制限マスク１０２上に形成されることができる。カプセル化を伴わないＰｈＣ空洞を含むマイクロＬＥＤ４０１は、２０μｍ未満のｘ、ｙ、およびｈ寸法を有し、ディスプレイ用途において、光源またはピクセルとしての役割を果たすことができる。ＰｈＣ４０２は、光誘導構造としての機能を果たし、近隣素子との色混合を抑制する。これは、ＡＲ／ＶＲ用途等、光源のより高い密度統合を要求するマイクロディスプレイについて最も望ましい性質である。
【0138】
図４（ｃ）および４（ｄ）に示されるように、ＰｈＣ空洞４０３のための成長制限マスク１０２は、ホスト基板１０１上に設置され、ホスト基板１０１は、ＰｈＣ４０３の１つ以上の個々のユニットのアレイ４０４を含み、ＰｈＣ設計は、欠陥導入ＰｈＣ４０５または規則的ＰｈＣ４０６であることができる。
【0139】
図４（ｅ）および４（ｆ）に示されるように、ＰｈＣ４０２の隣接するものが、領域４０７によって分離され得、領域４０７は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の非合体の非成長領域１０６に対応し得る。
【0140】
図４（ｇ）および４（ｈ）に示されるように、素子１０７の棒体全体４０８が、選択され、基板１０１から分離され得るか、または、素子４０９のうちの選択されたものが、選択され、基板１０１から分離され得る。
【0141】
図４（ｉ）および４（ｊ）に示されるように、素子１０７は、底部接点４１１および／または上部接点４１２を用いて、ディスプレイパネル４１０または他のキャリア上に搭載され得る。
【0142】
本実施形態は、ディスプレイ用途のために良好な品質を伴う方向をもった光源を実現するための解決策を提供する。また、従来の薄いフリップチップ設計上でＰｈＣまたはＰｈＣ空洞を製作することは、それがｐ側材料を劣化させるので、ほぼ不可能である。加えて、基板１０１を薄くし、次いで、ＰｈＣを基板１０１側に設置すること等のアプローチは、時間がかかる。
【0143】
本願に説明される方法は、素子層のｎ側にＰｈＣを提供するだけでなく、無視できるほどに小さい貫通転位を伴う素子エピタキシャル層も提供する。
【0144】
（第４の実施形態）
第４の実施形態において、ＰｈＣ ＬＥＤの垂直光抽出を最大化するために、発光活性領域と光誘導特徴との間に材料内の光の波長に相当するある程度の距離を保つことが不可欠である。その場合、誘導モードに対する射出モードにおける強度の比率は、厚いＬＥＤと比較したとき、増加させられる。この用途を実現するために、本発明は、以下の通り、修正されることができる。
第４の実施形態において、ＰｈＣ ＬＥＤの垂直光抽出を最大化するために、発光活性領域と光誘導特徴との間に材料内の光の波長に相当するある程度の距離を保つことが不可欠である。その場合、誘導モードに対する射出モードにおける強度の比率は、厚いＬＥＤと比較したとき、増加させられる。この用途を実現するために、本発明は、以下の通り、修正されることができる。
【0145】
図５（ａ）および５（ｂ）に示されるように、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、成長制限マスク１０２およびホスト基板１０１上に成長させられ、コロイド２０１によって形成されたＰｈＣまたはＰｈＣ空洞等の光抽出特徴が、成長制限マスク１０２をパターン化するために使用される。次いで、研磨が、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５上で線５０１まで実施され、厚さｔをもたらし、ｔは、成長制限マスク１０２、コロイド２０１、および転写されたＰｈＣ特徴を伴うＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の厚さから成る、。
【0146】
次に、ＩＩＩ族窒化物系半導体素子１０７層が、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５上に成長させられる。例えば、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、１つ以上のｎ型層を備え得、ＩＩＩ族窒化物系半導体素子１０７層は、ｎ型ＧａＮ層；５％のインジウム含有量を伴うＩｎＧａＮ予備層；活性領域として、２．５ｎｍのＩｎＧａＮ量子井戸と１３．５ｎｍのＧａＮ障壁との５周期から成るＭＱＷ；２０ｎｍのｐ型電子遮断層（ＥＢＬ）の層；および２００ｎｍのｐ型ＧａＮを含み得る。層の総厚は、約５００ｎｍである。
【0147】
最後に、基板１０１は、除去され、ｐおよびｎ接点５０２、５０３が、堆積させられる。代替として、ｐおよびｎ接点５０２、５０３が、基板１０１を除去する前、堆積させられ得る。
【0148】
次いで、他の実施形態と同様、処理された素子１０７は、それに応じて統合される。
【0149】
（第５の実施形態）
第５の実施形態において、より良好なＥＱＥのための光抽出特徴を伴うより大きいＬＥＤが、説明される。図６（ａ）に示されるように、長さｌおよび幅ｗ、例えば、ｌ×ｗ＝約５０，０００μｍ２以上を有する所望の寸法のＬＥＤ素子１０７を実現した後、素子１０７の上部の金属化されたｐ接点６０１を伴うＬＥＤ素子１０７は、ホスト基板１０１から除去される。ｐ接点６０１は、Ｔｉ／Ａｇ／Ｎｉ／Ａｕ等の反射性材料であることができる。
第５の実施形態において、より良好なＥＱＥのための光抽出特徴を伴うより大きいＬＥＤが、説明される。図６（ａ）に示されるように、長さｌおよび幅ｗ、例えば、ｌ×ｗ＝約５０，０００μｍ２以上を有する所望の寸法のＬＥＤ素子１０７を実現した後、素子１０７の上部の金属化されたｐ接点６０１を伴うＬＥＤ素子１０７は、ホスト基板１０１から除去される。ｐ接点６０１は、Ｔｉ／Ａｇ／Ｎｉ／Ａｕ等の反射性材料であることができる。
【0150】
図６（ｂ）に示されるように、開放領域１０９は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５とホスト基板１０１との間の連結部であり、ホスト基板１０１上の転位が依然として存在するが、転位がＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイングの中に伝搬しない場所である。開放領域１０９は、ホスト基板１０１からのいかなる材料も実質的に含まない。開放領域１０９の領域に関して、サファイア上ＧａＮテンプレートがホスト基板１０１として使用されるとき、転位は、１０８～１０９ｃｍ２より大きく、シリコン上ＧａＮテンプレートがホスト基板１０１として使用されるとき、転位は、１０１０～１０１１より大きく、バルク自立ＧａＮ基板がホスト基板１０１として使用されるとき、転位は、１０６～１０５ｃｍ２である。
【0151】
また、図６（ｂ）に示されるように、凹面であり得る光抽出特徴６０２は、ＬＥＤ素子１０７のｎ側にエピタキシャルに統合され、比較的より高い転位密度領域である開放領域１０９は、平面的表面であり、それは、ｎパッド６０３を設置するために使用され得る。ＬＥＤ素子１０７は、次いで、上で説明されるようにパッケージングされる。
【0152】
代替として、図７（ａ）および７（ｂ）に示されるように、ＬＥＤ素子１０７は、開放領域１０９上の金属化されたｎ接点７０１を有し、開放領域１０９は、比較的より高い転位密度領域であり、平面的な表面である。素子１０７は、凹面光制御特徴７０２または凸面光制御特徴７０３を含み得、それらは、成長制限マスク１０２を使用して、ＬＥＤ素子１０７のｎ側にエピタキシャルに統合される。金属化されたｐ接点７０４が、
比較的より高い転位密度領域である開放領域１０９および平面的表面上に堆積させられる。ＬＥＤ素子１０７は、次いで、上で説明されるようにパッケージングされる。
比較的より高い転位密度領域である開放領域１０９および平面的表面上に堆積させられる。ＬＥＤ素子１０７は、次いで、上で説明されるようにパッケージングされる。
【0153】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、サファイア上ＧａＮ、シリコン上ＧａＮ、基板上のテンプレート等、異質基板１０１の上でのＬＥＤ１０７のための統合された光抽出特徴の大規模な製造を説明する。光抽出特徴は、成長制限マスク１０２上または異質基板１０１上に形成される。次いで、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、貫通転位をＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイングに追加することなく、特徴の形状を受け入れる。マクロサイズからマイクロサイズまでのＬＥＤ１０７が、上で説明されるように製作されることができる。
第６の実施形態は、サファイア上ＧａＮ、シリコン上ＧａＮ、基板上のテンプレート等、異質基板１０１の上でのＬＥＤ１０７のための統合された光抽出特徴の大規模な製造を説明する。光抽出特徴は、成長制限マスク１０２上または異質基板１０１上に形成される。次いで、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、貫通転位をＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のウイングに追加することなく、特徴の形状を受け入れる。マクロサイズからマイクロサイズまでのＬＥＤ１０７が、上で説明されるように製作されることができる。
【0154】
本特定の実施形態は、サファイア（６インチ以上）またはＳｉ（１２インチ以上）等の大きい寸法の基板１０１が生産コストの低減のために使用されるとき、有利である。
【0155】
これまで、従来のＬＥＤの製造は、サファイア上ＧａＮおよびシリコン上ＧａＮ基板を使用して試みられている；しかしながら、ＬＥＤの結晶品質または活性領域の近くの光制御特徴に対処する報告は、ない。本実施形態は、そのような問題に主に対処する。
【0156】
【0157】
ブロック８０１は、基板１０１を提供するステップを表す。このステップでは、基板は、その上に堆積させられるＩＩＩ族窒化物テンプレートを伴うＩＩＩ族窒化物基板または異質基板を備えている。
【0158】
ブロック８０２は、基板１０１上または上方に成長制限マスク１０２を形成するステップを表す。具体的に、成長制限マスク１０２は、基板１０１上に直接堆積させられるか、または、基板１０１上に堆積させられたＩＩＩ族窒化物テンプレート上に直接堆積させられる。成長制限マスク１０２は、典型的に、絶縁体フィルム（例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＮ等）であり、例えば、プラズマ化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタ、イオンビーム堆積（ＩＢＤ）等によって堆積させられる。
【0159】
ブロック８０３は、成長制限マスク１０２において光制御特徴を設計するステップを表す。具体的に、１つ以上のパターン１１３が、コロイドリソグラフィ、ナノインプリンティング、電子ビームリソグラフィ、ホログラフィ、または干渉リソグラフィを使用して、成長制限マスク１０２またはホスト基板１０１上に形成される。好ましくは、パターン１１３は、成長制限マスク１０２またはホスト基板１０１上に形成され、次いで、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５またはＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層をエッチングすることまたは損傷させることなく、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５と成長制限マスク１０４との間の少なくとも界面にエピタキシャルに転写される。
【0160】
パターン１１３は、滑らかな領域１０４Ａとパターン化された領域１０４Ｂとから成るハイブリッド型マスク１０２Ａ、または、滑らかな領域１０４Ａを伴わずにパターン化された領域１０４Ｂから成るパターン化されたマスク１０２Ｂを備え得る。
【0161】
パターン１１３は、素子１０７層から放出される光の抽出を向上させるように画定される第１の設計されたパターン（例えば、パターン１１３がランダムな粗い表面を備えているとき）、または、素子１０７層から放出される光の指向性を向上させるように画定される第２の設計されたパターン（例えば、パターン１１３がＰｈＣパターンを備えているとき）を備え得る。
【0162】
一実施形態において、パターン１１３は、ホスト基板１０１上に製作され、成長制限マスク１０２は、パターン１１３の上を覆って形成され、成長制限マスク１０２は、例えば、パターン１１３がＰｈＣパターンを備えているとき、パターン１０３を組み込む。本実施形態において、ＰｈＣパターンは、コロイド２０１を使用して、ホスト基板１０１上に堆積させられ、成長制限マスク１０２は、コロイド２０１上に堆積させられ、それによって、成長制限マスク１０２は、ＰｈＣパターンを組み込む。ＰｈＣパターンは、１つ以上のＰｈＣ空洞を備え得、ＰｈＣ空洞は、１つ以上のＰｈＣのアレイを備え得、ＰｈＣは、規則的ＰｈＣまたは欠陥導入ＰｈＣであり得る。
【0163】
パターン１１３が成長制限マスク１０２に導入された後、成長制限マスク１０２のストライプによって分離される開口部エリア１０３が、成長制限マスク１０２の中にエッチングされる。代替として、開口部エリア１０３は、パターン１１３が成長制限マスク１０２の中に導入される前、成長制限マスク１０２の中にエッチングされ得る。
【0164】
ブロック８０４は、ＥＬＯおよび成長制限マスク１０２を使用して、最初に、成長制限マスク１０２内の開口部エリア１０３から、次いで、成長制限マスク１０２の上を覆って側方にＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５を成長させるステップを表し、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５は、隣接する（または近隣の）ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５と合体するすることも、しないこともある。
【0165】
ブロック８０５は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５上またはその上方にＩＩＩ族窒化物素子１０７層を成長させるステップを表し、ＩＩＩ族窒化物素子１０７層は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５のウイング上に成長させられ、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５およびＩＩＩ族窒化物素子１０７層は、一緒に、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５、１０７を備えている。
【0166】
成長制限マスク１０２またはホスト基板１０１上に形成される、パターン１１３は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５と成長制限マスク１０２との間の少なくとも界面１１１に、多分、素子１０７層にも同様に転写され、パターン１１３は、素子１０７層から放出される光を抽出、誘導、反射、屈折させるために、光を集中させるために、光の焦点をぼけさせるために、エピタキシャルに統合された光制御特徴を備えている。その結果、光制御特徴は、発光層が形成される前に形成される。
【0167】
一実施形態において、光制御特徴は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５のｎ側表面１１１上に形成され、例えば、光制御特徴は、ＩＩＩ族窒化物ＥＬＯ層１０５の後側にエピタキシャルに統合され、ＩＩＩ族窒化物半導体素子１０７層のｐ型層の厚さを最小化する。
【0168】
ブロック８０６は、従来のリソグラフィ方法によって、ＥＬＯ層１０５のウイング領域上にＬＥＤ等の発光素子１０７を製作するステップを表し、ウイング領域は、主に、平坦な表面領域によって覆われている。
【0169】
ブロック８０７は、ホスト基板１０１上の素子１０７を孤立させるために、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５、１０７を別個の素子１０７または素子１０７の群に分割するステップを表す。
【0170】
ブロック８０８は、素子１０７を基板１０１から除去するステップを表す。これは、緩衝フッ化水素酸（ＢＨＦ）またはフッ化水素酸（ＨＦ）等の化学的エッチング液を使用して、成長制限マスク１０２および任意の保護層を溶解することを伴い得る。
【0171】
ブロック８０９は、素子１０７をディスプレイパネル、サブ搭載部、または他の外部キャリアの上に移すステップを表す。具体的に、このステップは、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５、１０７を含む素子１０７をディスプレイパネル、サブ搭載部、または他の外部キャリアに移すことを含む。
【0172】
このステップはまた、電流を素子１０７の中に注入するための側方注入構成または垂直注入構成を形成することも含み、ｎおよびｐ接点を素子１０７上に堆積させることを含む。これらの構成は、素子１０７の棒体の各素子１０７が、別個に処理されることまたは他の素子１０７とともに処理されることを可能にする。
【0173】
ブロック８１０は、本方法の最終結果、すなわち、完成された素子１０７を表す。
【0174】
（参照文献）
以下の参照文献は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
１．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８４，８５５（２００４年）
２．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ９，１０２１０２（２０１６年）
３．Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ ３５，０１１２０１（２０１７年）
４．Ｊａｍｅｓ Ｗ．Ｒａｒｉｎｇ ｅｔ ａｌ．によって、２０１４年６月１１日に出願され、「Ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｎｏｎ－ｐｏｌａｒ ｇａｌｌｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」と題された米国特許出願公開第２０１７／００９２８１０号
５．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，１３，０４１００３（２０２０年）
６．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９６，０３１１０８（２０１０年）
以下の参照文献は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
１．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８４，８５５（２００４年）
２．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ９，１０２１０２（２０１６年）
３．Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ ３５，０１１２０１（２０１７年）
４．Ｊａｍｅｓ Ｗ．Ｒａｒｉｎｇ ｅｔ ａｌ．によって、２０１４年６月１１日に出願され、「Ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｎｏｎ－ｐｏｌａｒ ｇａｌｌｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」と題された米国特許出願公開第２０１７／００９２８１０号
５．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，１３，０４１００３（２０２０年）
６．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９６，０３１１０８（２０１０年）
【0175】
（結論）
ここで、本発明の好ましい実施形態の説明を結論付ける。本発明の１つ以上の実施形態の前述の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。包括的であること、または本発明を開示される精密な形態に限定することは、意図されていない。多くの修正および変形例が、上記の教示に照らして可能である。本発明の範囲は、本詳細な説明によってではなく、むしろ、本明細書に添付される請求項によって限定されることが意図される。
ここで、本発明の好ましい実施形態の説明を結論付ける。本発明の１つ以上の実施形態の前述の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。包括的であること、または本発明を開示される精密な形態に限定することは、意図されていない。多くの修正および変形例が、上記の教示に照らして可能である。本発明の範囲は、本詳細な説明によってではなく、むしろ、本明細書に添付される請求項によって限定されることが意図される。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図2H】
【図2I】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図4(a)】
【図4(b)】
【図4(c)】
【図4(d)】
【図4(e)】
【図4(f)】
【図4(g)】
【図4(h)】
【図4(i)】
【図4(j)】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図6(a)】
【図6(b)】
【図7(a)】
【図7(b)】
【図8】
【国際調査報告】